LED新材料：美國看好寬帶隙電力電子產(chǎn)業(yè)

　　為推動先進制造業(yè)發(fā)展，美國奧巴馬政府先后成立了四家制造業(yè)創(chuàng)新中心。由北卡羅來納州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的“下一代電力電子制造業(yè)創(chuàng)新中心”瞄準(zhǔn)寬帶隙(簡稱WBG)電力電子產(chǎn)業(yè)。寬帶隙半導(dǎo)體因為能夠在更高溫度、更高電壓以及更極端環(huán)境下運行，可極大提升電力電子產(chǎn)品能源使用效率和可靠性的潛力，應(yīng)用前景廣泛。目前相關(guān)技術(shù)和新材料應(yīng)用最成熟和最主要的用途是發(fā)光二極管(LED)燈泡。

　　該制造業(yè)創(chuàng)新中心使命是加快推進以氮化鎵和碳化硅為基礎(chǔ)的電力電子器件(也就是寬帶隙半導(dǎo)體)的商業(yè)化，將其制造成本降下來，以取代目前廣泛使用的硅基半導(dǎo)體。而目前寬帶隙半導(dǎo)體的相關(guān)技術(shù)和新材料，應(yīng)用最成熟和其主要的用途是發(fā)光二極管(LED)燈泡。該產(chǎn)品是1987年，由北卡州立大學(xué)材料與工程學(xué)的博士生創(chuàng)立的科銳(CREE)公司，目前已經(jīng)發(fā)展為制造LED燈泡的龍頭企業(yè)。

　　負(fù)責(zé)管理這家制造業(yè)創(chuàng)新中心的北卡州立大學(xué)副校長特妮·洛馬克斯介紹說，新一代半導(dǎo)體不僅在消費電子產(chǎn)品中具有光明的應(yīng)用前景，同時也可在更大型的系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，例如工業(yè)馬達系統(tǒng)，以及輸電和變電系統(tǒng)。比如，太陽能、風(fēng)能發(fā)電，在并網(wǎng)前要從直流電轉(zhuǎn)換為交流電，目前這種轉(zhuǎn)換會損失很多電力。新的材料和技術(shù)可以大大減少電力損耗。又如，目前的電動汽車，需要兩個冷卻系統(tǒng)來為電池冷卻。如果用新材料，只需要一個冷卻系統(tǒng)，這就不需要花那么多能源用于冷卻，同時，汽車也會變輕。

　　對于寬帶隙電力電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，據(jù)美國能源部估計，到2030年，美國電力的80%將被用于電力電子產(chǎn)品，可見其應(yīng)用潛力之大。而寬帶隙半導(dǎo)體因為其能夠在更高的溫度、更高電壓以及更極端的環(huán)境下運行，具有極大提升電力電子產(chǎn)品能源使用效率和可靠性的潛力，在工業(yè)馬達中的變頻驅(qū)動器、消費電子產(chǎn)品和數(shù)據(jù)中心，以及可再生能源發(fā)電中從直流電到交流電的變電系統(tǒng)等方面，有非常廣泛的應(yīng)用前景。